UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Ingegneria A.A. 2009/10

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA Facoltà di Ingegneria A.A. 2009/10 Corso di Disegno Tecnico Industriale per i Corsi di Laurea triennale in Ingegneria Meccanica e in Ingegneria dell Energia Elementi di Disegno di Macchine: - collegamenti filettati - altri collegamenti smontabili - collegamenti fissi - saldature Docente: Gianmaria Concheri gianmaria.concheri@unipd.it Tel COLLEGAMENTI Classificazione dei COLLEGAMENTI permettono di separare agevolmente e senza produrre danneggiamenti due o più pezzi accoppiati: viti, bulloni, perni, spine, chiavette, linguette, giunti, profili scanalati, non permettono la separazione dei pezzi accoppiati senza produrre danneggiamenti o rotture delle zone di giunzione: saldature, accoppiamenti forzati, chiodature,...

2 COLLEGAMENTI: classificazione Tipi di collegamento per l accoppiamento albero - ruota dentata: SMONTABILI: b) con estremità prismatica e codolo filettato; c) su estremità conica con dado o ghiera di forzamento; d) con chiavetta; e) con linguetta; f) con spina trasversale; g) con grano di pressione; h) con accoppiamento scanalato FISSI: a) forzato (per interferenza); i) per brasatura o saldatura. Filettature Definizioni: (UNI ISO ) Filettatura: risalto elicoidale continuo e di sezione uniforme su una superficie cilindrica.

3 Filettature Vite (risalto sulla superficie esterna): Madrevite (risalto sulla superficie interna): Condizione perché non vi sia svitamento spontaneo: Filettature Altre definizioni: Passo (P): distanza tra due punti omologhi su due profili successivi. Diametro esterno (d o D): vite: diametro del cilindro tangente le creste del filetto madrevite: diametro del cilindro tangente i fondi del filetto Diametro di nocciolo (d1 o D1): vite: diametro del cilindro tangente i fondi del filetto; madrevite: diametro del cilindro tangente le creste del filetto Lunghezza di presa: lunghezza assiale lungo la quale sono a contatto due filettature accoppiate.

4 Filettature Profilo base: profilo teorico, su un piano assiale, definito da elementi geometrici teorici comuni a vite (filetto esterno) e madrevite (filetto interno). Triangolo generatore: triangolo da cui si ottengono forma e dimensioni del profilo base (nel caso di filettature metriche ISO è equilatero). Profilo nominale: profilo cui si fa riferimento per il calcolo e rispetto cui vengono determinate le dimensioni limite. Madrevite: profilo nominale = profilo di base Evoluzione degli standard delle filettature

5 Filettature unificate FILETTATURE GEOMETRIA DEL FILETTO NORMA SIMBOLO Metriche ISO Triangolo equilatero UNI M Whitworth Triangolo isoscele con angolo al vertice pari a 55 UNI W di tubazioni (ex Gas) Triangolo isoscele con angolo al vertice pari a 55 UNI ISO 7/1-84 UNI ISO 228/1-03 R (R p,r c ) G Trapezie Trapezio isoscele con angolo al vertice di 30 UNI ISO Tr Filettature unificate Filettature metriche ISO: Profilo di base: Profilo esecutivo:

6 Filettature unificate Filettature metriche ISO: Diametro nominale [mm] Passo grosso [mm] Passo fine [mm] Esempi di designazione: Passo grosso: M6 (passo = 1 mm) Passo fine: M (passo = 0.75 mm) Filettature

7 Filettature unificate Filettature Whitworth: Esempio di designazione: 1 1/2 W (diametro nominale = 1.5 ) Filettature unificate Filettature di tubazioni (ex GAS): Profilo di base analogo a quello delle filettature Whitworth Dal diametro nominale 1" in poi, il numero di filetti è costante (= 11) 2 diversi tipi: Filettature di tubazioni per accoppiamento a tenuta sul filetto UNI ISO 7/1-03: - interna cilindrica o conica ; - esterna conica. Filettatura: interna cilindrica interna conica esterna conica UNI (scaduta) Gj 1 1/2 Gc 1 1/2 Gc 1 1/2 UNI ISO 7/1: Rp 1 1/2 Rc 1 1/2 R 1 1/2

8 Filettature unificate Filettature di tubazioni per accoppiamento non a tenuta sul filetto UNI ISO 228/1-03 Filettatura: interna (cilindrica) esterna (cilindrica) UNI (scaduta) G 1 1/2 G 1 1/2 UNI ISO 228/1: G 1 1/2 G 1 1/2 A (classe di tolleranza A) G 1 1/2 B (classe di tolleranza B) Filettature metriche trapezoidali ISO Filettature unificate Designazione: Tr Diametro nominale Passo dell'elica [(Passo del profilo)] [LH] Tr 40 7 Tr (P7) LH filettatura trapezia sinistra a 2 filetti

9 Procedimento per la realizzazione di un foro cieco filettato UNI EN ISO 6410:98 Rappresentazione convenzionale delle filettature Filettature in vista Filettature in sezione: Filettature non in vista:

10 Rappresentazione convenzionale delle filettature Accoppiamento vite-madrevite Rappresentazione convenzionale delle filettature Teste di viti e dadi

11 Elementi filettati: viti Elementi filettati: viti e dadi Dadi

12 Collegamento mediante bullone Collegamenti filettati Collegamento mediante bullone Collegamenti filettati

13 Collegamento con vite mordente Collegamenti filettati Collegamento con prigionieri Collegamenti filettati

14 Collegamento con prigionieri Collegamenti filettati Collegamento con prigionieri Collegamenti filettati

15 Collegamenti filettati Dispositivi antisvitamento Collegamenti filettati Dispositivi antisvitamento

16 Collegamenti filettati Dispositivi antisvitamento Collegamenti filettati Dispositivi antisvitamento

17 Cenni su dimensionamento e resistenza dei materiali Come determino la resistenza di un materiale? Caratterizzazione mediante prova di trazione: diagramma tensione (carico unitario) vs. allungamento ( L / L) a: materiale con limite di snervamento caratteristico R el b: materiale con limite di snervamento convenzionale Rp 0,2 A) PROGETTO Cenni su dimensionamento e resistenza dei materiali SCELTA DEL MATERIALE CARATTERISTICHE DI RESISTENZA DEL MATERIALE VALORI UNITARI LIMITE (ROTTURA O COLLASSO σ L ) COEFFICIENTE DI SICUREZZA K > 1 TENSIONE MASSIMA AMMISSIBILE σ σ L amm = K VALUTAZIONE FORZE APPLICATE / AZIONI ESTERNE DETERMINAZIONE DIMENSIONI / GEOMETRIA

18 B) VERIFICA Cenni su dimensionamento e resistenza dei materiali VALUTAZIONE AZIONI ESTERNE MATERIALE: σ L,K σ σ L amm = K DIMENSIONI / GEOMETRIA CARICO UNITARIO DI ESERCIZIO σ ES σ ES σ AMM NO SI CONFERMARE DIMENSIONI / GEOMETRIA AUMENTARE DIMENSIONI / GEOMETRIA RIDURRE AZIONI ESTERNE Designazione della resistenza degli elementi di collegamento Caratteristiche meccaniche degli elementi di collegamento in acciaio (UNI EN ISO 898-1:2001) Simbolo di resistenza: X.Y X = 1/100 del valore nominale del carico di rottura (Rm) in N/mm2 Y = 10 volte il rapporto tra carico nominale unitario di snervamento (ReL), (oppure carico unitario di scostamento dalla proporzionalità, Rp0,2) ed il carico nominale unitario di rottura (Rm, nom) = rapporto di snervamento. Esempio: classe 3.6 = > carico nominale unitario di rottura (Rm, nom) = 3 x 100 = 300 N/mm2 carico nominale unitario di snervamento (ReL) = 6 / 10 x 300 = 180 N/mm2 classe 8.8 => carico nominale unitario di rottura (Rm, nom) = 8 x 100 = 800 N/mm2 carico nominale unitario di scostamento dalla proporzionalità (Rp0,2) = 8 / 10 x 800 = 640 N/mm2

19 Collegamenti albero-mozzo Collegamenti albero-mozzo Linguette unificate

20 Linguette: principio di funzionamento Collegamenti albero-mozzo Linguette: lavorazione delle sedi Collegamenti albero-mozzo

21 Linguette: lavorazione delle sedi Collegamenti albero-mozzo Linguette: modalità di montaggio Collegamenti albero-mozzo

22 Chiavette: principio di funzionamento Collegamenti albero-mozzo Collegamenti fissi: SALDATURE Vantaggi delle giunzioni saldate: rigidezza; leggerezza; ingombro minimo e maggior semplicità; maggior libertà per il progettista. Svantaggi: riduzione della resistenza (fatica, rottura fragile,...) variazione di forma (per riscaldamento e tensioni residue)

23 SALDATURE: procedimenti di saldatura SALDATURE Esempio: saldatura ad arco A) Rivestimento B) Anima metallica C) Goccia di metallo D) Scoria fluida E) Scoria solidificata F) Cratere di metallo G) Metallo liquido H) Scoria liquida I) Calice L) Arco M) Gas protettivi N) Pezzo da saldare (anodo)

24 SALDATURE Tipi di giunti saldati: GIUNTO: testa a testa ESEMPLIFICAZIONE: di spigolo di tre lembi SALDATURE Tipi di giunti saldati (continua): GIUNTO: di testa a L ESEMPLIFICAZIONE: di testa a T a croce

25 SALDATURE Tipi di giunti saldati (continua): GIUNTO: a sovrapposizione ESEMPLIFICAZIONE: a bicchiere a semplice coprigiunto SALDATURE Tipi di giunti saldati (continua): GIUNTO: a doppio coprigiunto ESEMPLIFICAZIONE: d'orlo e a bordi rilevati

26 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE (UNI EN 22553:1997 = ISO 2553:1992): Segni grafici elementari: RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Segni grafici elementari (continua):

27 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Segni grafici elementari (continua): Segni grafici elementari (continua): RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE

28 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Segni grafici elementari (continua): RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Segni grafici combinati per saldature simmetriche (esempi):

29 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Segni grafici supplementari: Segni grafici supplementari. Esempi: RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE

30 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Posizione dei segni grafici sui disegni Legenda: 1 Linea di freccia 2a Linea di riferimento (linea continua) 2b Linea di identificazione (linea a tratti) 3 Segno grafico della saldatura 4 Giunto RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Relazione tra linea di freccia e giunto: Giunto a T con saldatura d angolo: Giunto a croce con due saldature d angolo:

31 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Posizione della linea di freccia: RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Posizione del segno grafico rispetto la linea di riferimento:

32 RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE Esempi: QUOTATURA DELLE SALDATURE Regole generali: Ogni segno grafico può essere accompagnato da un certo numero di quote: A sinistra (prima del segno grafico) le quote relative alla sezione trasversale; A destra (dopo il segno grafico) le quote longitudinali. Le quote che individuano la posizione della saldatura rispetto al lembo della lamiera vanno indicate sul disegno e non nella rappresentazione schematica. L assenza di indicazioni alla destra del segno grafico significa che la saldatura è continua per tutta la lunghezza del pezzo saldato. In assenza di altre indicazioni, le saldature testa a testa sono da intendersi a completa penetrazione.

33 QUOTATURA DELLE SALDATURE Indicazione delle quote nelle saldature d angolo: QUOTATURA DELLE SALDATURE

34 QUOTATURA DELLE SALDATURE QUOTATURA DELLE SALDATURE in asola

35 Ulteriori indicazioni: QUOTATURA DELLE SALDATURE Saldature perimetrali: Saldature in cantiere: Indicazione dei procedimento di saldatura: Indicazione di informazioni nella forcella di richiamo: Procedimento (ISO 4063) Livello di qualità (ISO 5817 e ISO 10042) Posizione di saldatura (ISO 6947) Materiali d apporto (ISO 544, ISO 2560 e ISO 3581) Esempio: Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Norma EN ISO 15785: 2002 Termini e definizioni: unione: Giunzione di pezzi o bordi di pezzi che devono essere uniti o che sono stati uniti. unione incollata: Unione di due o più parti di materiali simili o diversi effettuata utilizzando adesivi. unione ripiegata: Unione di due bordi di superfici di materiali simili o diverse effettuata mediante bloccaggio e accoppiamento. unione pressata: Unione di due o più parti di materiali in lamine effettuata mediante deformazione simultanea da due lati mediante attrezzi (cilindrici, rettangolari, ecc.).

36 Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Segni grafici: unione di superfici: unione inclinata: unioni incollate unione ripiegata: unione pressata: Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Indicazione delle unioni sui disegni: Oltre al segno grafico, può essere indicato quanto segue con la linea di riferimento, se necessario: a) a sinistra del segno grafico, le dimensioni della sezione trasversale dell'unione (larghezza e altezza, diametro del punzone, profondità di perforazione, ecc.) b) a destra del segno grafico, altre caratteristiche, per esempio designazioni del materiale; c) nella forcella, requisiti supplementari per l'unione. a) b) c) Segno grafico

37 Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Indicazione delle unioni sui disegni - unioni incollate: unione di superfici unione inclinata unione incollata continua eseguita sulla periferia di un pezzo unione incollata limitata a un'area. deve essere indicata utilizzando una linea mista fine a un tratto e due punti (tipo ) Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Indicazione delle unioni sui disegni - unioni ripiegate: Le unioni ripiegate devono essere rappresentate in conformità ai principi generali indicati nelle ISO , ISO e ISO Indicazione delle unioni sui disegni - unioni pressate: Se un'unione è formata mediante pressatura meccanica in più punti, le dimensioni che specificano le posizioni delle pressature devono essere illustrate sulla rappresentazione dei pezzi uniti (vedere figura 12).

38 Rappresentazione simbolica e indicazione di unioni incollate, ripiegate e pressate Esempi di designazione: Tipo di collegamento Rappresentazione Designazione Incollato Ripiegato Pressato